配加沥青对气煤焦气化特性的影响及动力学分析

为考察煤中配加沥青制得焦炭的气化反应特性,采用程序控温炉研究不同沥青配比条件下气煤焦在1 050、1 100、1 150℃温度下与CO2的等温气化反应特性,同时采用体积模型(VM)、收缩核模型(SCM)和随机孔模型(RPM)对气煤焦气化反应动力学进行分析。结果表明:随着反应温度的升高,焦炭的气化反应性逐渐增加,而随着沥青配加比例的增加,其反应性逐渐降低,当沥青配比从3%增加至6%时,气化反应指数R大幅度降低。随机孔模型表征气化反应动力学行为效果最好,利用随机孔模型计算得沥青添加量为3%、6%、15%时,气煤焦气化反应活化能分别为50.15、57.16、75.61k J/mol,随着沥青配加量的增加,气煤焦反应性降低。     

不同焦炭光学组织的气化反应性分析

焦炭光学组织是影响焦炭反应性的内在因素,对不同焦炭光学组织的气化反应性分析可为更好地指导配煤炼焦生产,即通过合理配煤控制和改善焦炭反应性指标以实现降低配煤成本、稳定和提高焦炭质量。选择10种不同变质程度的炼焦煤,利用煤岩显微镜和焦炭反应性实验定量分析每种光学组分的相对反应性,并建立基于镜质体反射率和焦炭光学组织相对反应速率的焦炭反应性预测方程。结果发现,不同焦炭中不同光学组织的气化反应速率(绝对值)差别较大,但相对反应速率基本恒定,与焦炭类型无关。各向同性组织、镶嵌状组织、流动状组织、丝质及破片组织的相对反应速率比值为K_ISO∶K_M∶K_F∶K_FF=2.5∶1.0∶0.6∶2.6。光学组织相对反应速率对焦炭反应性(CRI)的影响高于变质程度,基于镜质体反射率(R^o_max)和焦炭光学组织相对反应速率(K)的焦炭反应性预测方程为CRI=-14.73R^o_max+17.21K+30.78。     

改质沥青及酚渣对配煤焦炭质量的影响

为提高瘦煤和1/2中黏煤在传统炼焦配煤中的比例,研究了在配煤中添加改质沥青及酚渣对焦炭质量的影响,采用不同配比的改质沥青和酚渣分别进行40 kg小焦炉配煤炼焦试验。结果表明:随着配煤中改质沥青配比的增加,焦炭的块度减小、干基全焦率Kd降低、粉焦率增加、灰分Ad降低,而焦炭硫含量的变化趋势不明显;配入质量分数1%的改质沥青时,焦炭的抗碎强度M4 0达到最大,比空白试验提高0.9%,配入质量分数1%~3%的改质沥青时,耐磨强度M10比空白试验低0.2%~0.3%;配入质量分数4%的改质沥青,焦炭的反应性和反应后强度都达到最佳,分别比空白试验降低7.9%和升高15.7%;酚渣的配入大幅降低了焦炭的冷强度,其不适宜作为黏结剂用于配煤炼焦。     

煤对焦炭气化反应过程中微观结构的影响

利用焦炭及煤焦混合物在固定床气化炉中与二氧化碳进行气化反应，用BY-4型全自动显微光度计测定焦炭气孔结构参数和光学组织，探讨无烟煤在焦炭气化反应过程中微观结构的影响。结果表明，加入无烟煤，气化过程中焦炭气孔结构受到保护，在高温、气化历时长、焦炭反应性高的情况下，保护效果明显；无烟煤对焦炭的各向同性结构保护作用显著，各向异性单元越大，受到的保护作用越小。     

焦炭光学组织在配煤炼焦中的应用进展

简述光学组织的划分,从炼焦煤的性质、热解条件和炼焦工艺等方面归纳了影响焦炭光学组织形成的因素,总结了焦炭光学组织与焦炭质量间的相互关系,即焦炭各向异性组织增加,其反应性及反应后强度降低。并指出光学组织可应用于指导煤质鉴定及配煤炼焦,即可利用光学组织含量判定焦炭质量,预测焦炭质量时应综合考虑炼焦煤的性质、热解条件和炼焦工艺对光学组织形成的影响,评价特殊煤的煤质时可将焦炭光学组织与煤的常规测试指标相结合以更合理地评价煤质。     

无烟煤与烟煤配煤气化反应特性的研究

利用固定床反应装置,以CO_2为气化剂研究了无烟煤和烟煤配煤气化反应的特性,考察了反应温度(900℃~1 100℃)和掺混量对气体产物及CO_2转化率的影响,采用SEM对煤焦表面进行分析。结果表明:烟煤焦的孔隙结构比无烟煤焦发达,在相同温度下,烟煤焦气化活性高于无烟煤焦。混煤的气化活性近似线性增加,在无烟煤中配入烟煤可以有效地改善煤质,提高气化活性。     

焦炭溶损反应特性对艾维尔沟煤最佳活惰比的评价

将艾维尔沟煤中镜质组富集纯化后配入不同比例惰性组分(标准无烟煤)炼焦,考察所得焦炭的转鼓强度和溶损反应特性及微晶结构。研究结果表明,惰性组分添加对焦炭转鼓强度影响较小(G'90%)。随着惰性组分的增加,焦炭的最大溶损速率(r_(max))先减小后增大,而起始反应温度(Ti)、最大溶损反应速率温度(T_(max))和反应终止温度(Tf)则先增大后减小,且极值点出现在惰性组分为40%~60%范围内。Coats-Redfern积分法、XRD和SEM分析也表明惰性组分添加量为50%时所得焦炭溶损反应的活化能最大,基质的有序化程度最高,基质致密均匀。所以,艾维尔沟煤配煤的最佳活惰比是1∶1。     

神华不黏煤的加热处理及其配煤炼焦试验

利用热惰性气体在不同温度下对神华不黏煤进行加热处理,并将其按3%,5%,8%的比例替换部分气煤进行配煤炼焦试验.结果表明:在配入同一比例神华不黏煤的情况下,所得焦炭反应性(CRI)随其处理温度的升高呈现出先降低后增大的趋势,在400℃时达到最低,对应的神华不黏煤添加量为3%,5%,8%时,焦炭反应性分别为43.20%,45.95%,48.48%,但焦炭的显微强度(MSI)差别不大;当增加肥煤配比后,随着添加的神华不黏煤处理温度的升高,焦炭反应性呈现下降、反应后强度(CSR)和焦炭显微强度呈现出增大的趋势,且适当调整焦肥煤比例后,可在保证焦炭质量不变的前提下使加热处理后的神华不黏煤的配入比例达到8%以上.     

炼焦配煤中加配沥青的研究与应用

在配煤中加配改质沥青进行小型试验、大型试验和试生产的基础上，分别测定了配煤和焦炭的灰分、挥发分、硫分、G值、抗碎强度，耐磨强度等值，认为配加少许改质沥青，可增加配合煤粘结性，提高焦炭的冷、热强度，同时可降低焦炭的灰分。     

包钢焦化厂入炉焦与风口焦的研究

通过对入炉焦和风口焦的煤质特性数据对比分析,认为包钢高炉循环碱含量较高,影响了焦炭反应后强度,适当配入一定比例的低变质程度煤,有利于提高焦炭的热反应强度。     

气煤对配合煤炼制焦炭质量影响规律的研究

为了研究气煤在配煤炼焦过程中对配合煤炼制焦炭质量的影响规律,本文选取了不同变质程度的炼焦煤作为研究对象,对试验煤样进行配煤炼焦试验。研究结果表明,配入气煤后焦炭的冷强度和热态性能变差,气煤与不同煤种煤配煤时对配合煤焦炭质量的劣化程度不同,1/3焦煤和焦煤随着气煤配入量的增加使得焦炭质量均匀劣化,肥煤在气煤配入量小于30%时焦炭质量变化较小,配入量大于30%后焦炭质量明显变差。     

不同矿点气煤的煤质差异研究

结合不同矿点武钢用气煤的煤质特征及单种煤的成焦光学组织分析,将不同质量的气煤与不同矿点的焦煤按比例进行小型焦炉结焦性能研究,并将不同矿点的气煤按所列配煤方案进行配煤炼焦比较。研究结果表明:热胶质体少、成焦显微结构以大量的各向同性和惰性结构为主的气煤对焦炭热性能劣化明显,配煤炼焦中主要起结焦中心作用,可少量配用;胶质体含量丰富并具有一定的流动性、成焦粒状镶嵌结构高的气煤,配煤炼焦中不起结焦中心作用,可适当提高其配用比例。     

基于MATLAB的固定床煤气化过程动力学模型的模拟研究

以原煤、半焦和焦炭为原料,二氧化碳、水蒸气为气化剂在固定床气化炉内进行气化,根据3种原料的动力学参数建立数学模型,用MATLAB软件编写模拟程序求解常微分方程组,采用打靶法对固定床气化炉从底部开始的每一个微元体进行模拟计算,根据模拟结果可知原煤、半焦和焦炭3种原料在固定床气化炉内气化反应温度随床层高度的增加先升高后降低,反应活性为原煤的最好,半焦次之,焦炭的反应活性最差。     

煤在焦炭气化反应过程中的作用机理研究

利用煤、焦及其混合物在固定床气化炉中与二氧化碳进行气化反应，并探讨无烟煤在焦炭气化反应过程中的作用机理。结果表明，加入无烟煤可以提高焦炭与二氧化碳气化反应的起始反应温度和剧烈反应温度，使焦炭的气化反应延后；无烟煤加入量超过15％时，使床层的通透性变差。     

低变质煤配入量对焦炭性能的影响研究

通过对榆林低变质煤和其他炼焦煤基本性质的分析,将低变质煤配入炼焦煤炼焦,研究了低变质煤的配入量对焦炭性能的影响。结果表明:随着低变质煤配入量的增加,焦炭的各项性能均在降低,在低变质煤配入量为12%时,焦炭的抗碎强度和耐磨强度能达到冶金焦三级标准的要求。综合各项性能指标,认为低变质煤的配入量为10%左右时,较为适宜。     

炼焦配煤粘结指数与焦炭强度

本文通过大量试验研究,得出炼焦配煤粘结指数与配入煤比例的关系并以此推测焦炭强度,得到了生产验证。     

无烟煤粒度对焦炭质量的影响研究

我国炼焦煤资源供需矛盾突出,配入无烟煤炼焦是降低生产成本并扩大煤种资源利用的有效途径,无烟煤粒度对焦炭质量的影响研究可用于指导无烟煤在配煤炼焦中的技术应用。以典型1/3焦煤和不同粒度的无烟煤为研究对象,结合煤质特性分析并通过40 kg小焦炉开展炼焦实验。由研究发现,配入无烟煤可使焦炭的灰分降低、固定碳含量升高以及发热量提升。焦炭块度随无烟煤粒度减小而增大,表面平整且气孔均匀分布,当粒度大于3 mm时,焦炭易碎且无烟煤颗粒明显可见。焦炭强度随无烟煤粒度增加而降低,当无烟煤粒度小于0.5 mm时,焦炭CSR为70.1%,M₄₀为88.4%。当无烟煤配入粒度小于0.5 mm时,焦炭平均粒度为52.0 mm,其粒度分布集中于40～60 mm,该区段粒度占比为56.82%。无烟煤配入粒度小于3.0 mm时均可满足高炉运行要求。实验证明配入粒度小于0.5 mm的无烟煤时,焦炭质量得到显著提升,从而可扩大炼焦煤种资源并实现降本增效。     

煤种配合比对煤焦水蒸气气化反应特性的影响

选取长焰煤、气煤及肥煤为原料,通过调配比例得到不同配合煤,采用捣固方法,在终温为1 150℃的程序升温马弗炉中制备坩埚焦,利用实验室固定床反应器考察煤焦的水蒸气气化反应性,并对产气量及产品气组成进行测试。结果表明,配合煤焦水蒸气气化反应性及产品气组成与配合煤比例的变化密切相关,配合煤中对焦的水蒸气气化反应性起提高作用的煤种的顺序为:长焰煤气煤肥煤。气化过程中煤焦孔隙结构的变化行为是影响煤焦反应性的主要因素,具有较大煤阶差的长焰煤与肥煤比例的相对变化对焦结构的影响最为显著,对焦的反应性的影响也最为明显。配合煤比例变化影响催化性矿物质在焦中的含量,适度增加配合煤中肥煤及气煤的比例有利于催化性矿物质在焦中的滞留,当配合煤中肥煤比例为0. 3左右时,该影响作用最为显著,煤种比例变化对配合煤挥发分组成及热解过程孔隙结构发展的影响会改变催化性矿物质在焦中的含量。焦中催化性矿物质可以促进焦气化反应过程中水煤气变换反应的发生,进而可以调变产品气的组成。在利用过剩焦化产能及低质炼焦煤制备气化焦的过程中,研究结果可以为调配配煤方案以有效改善气化焦的反应性并调变产品气的组成提供理论依据。     

焦炭结构表征方法研究进展

基于焦炭结构是影响焦炭质量的主要因素,综述了焦炭的气孔结构、光学显微组织及微晶结构表征的研究方法,指出其主要测定方法包括抽气法、液氮吸附法、压汞法、SEM、图像分析法、偏光显微镜、XRD、TEM、XPS等,分析了焦炭气孔结构对焦炭质量的影响,展望了研究焦炭微观结构与宏观性质之间关系的必要性。     

焦炭结构的研究进展

焦炭结构是决定焦炭质量主要的影响因素之一。综述了焦炭气孔结构、光学组织结构和微晶结构的研究现状及研究的主要内容和方法，并说明了研究焦炭结构的意义及其发展前景。